地面定向钻孔对煤层底板加固注浆改造技术

为解决井下作业环境对工作面底板含水层治理施工的空间限制与安全影响,保证工作面采掘安全,以吕梁山矿3-303工作面为例,分析研究其地质及水文地质条件,提出采用地面施工定向钻孔的方法改造煤层底板隔水层的厚度和隔水性能;设定采区和工作面的治理范围,选取合适的钻孔终孔设计层位,并下设多级套管避免塌孔堵孔后钻孔报废,通过注浆加固,改造隔水层的厚度和隔水性能;改造后的工作面煤层底板隔水层音频电透的视电导率分布较为均匀,底板改造效果良好。

煤层底板导水通道钻孔超前探查与多元信息识别技术

煤层底板多发育有各类导水通道,严重威胁着矿井的安全生产。为更加科学地建立底板导水通道多元信息识别技术体系,预防底板突水,首先根据导水通道类型多样、位置不明、突水危害大等特征和地面定向钻进区域探查技术的优点,提出了轨迹合理、目标层合理和探查区域最大化的探查原则。其次总结分析了淮北矿区、淮南矿区、邢台矿区、黄河北煤田等区域导水通道探查过程,发现在揭露导水通道时,岩屑、钻时、钻井液漏失量等直观指标和压水试验透水率、注浆参数等验证性指标均与正常地层有明显差别。为此将钻探过程中多源信息判识指标分为定性和定量两大类。根据钻遇导水通道时,岩屑和钻时2项定性指标的变化幅度,给出了对应的标准曲线,进而确定了导水通道类型分类体系;接着综合分析钻井液漏失量和压水试验透水率2项定量指标在钻孔揭露导水通道时的变化,提出了钻井液漏失量30 m3/h、压水试验透水率10 Lu作为导水性分级的界限,据此建立了通道导水性能双因素综合分级体系,将导水性划分为4个等级。最后以华北型煤田某典型矿井为例,根据探查原则实施4个孔组对导水通道进行了超前探查,应用多元信息识别技术成功判识出探查区域内的4条断层、2处岩溶裂隙带和1个陷落柱,并确定了导水通道的导水性等级。研究成果对提升煤层底板导水通道识别和治理具有指导作用和重要意义。

扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升的回顾性研究

目的探讨利用扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升的临床效果。方法收集2018年7月至2020年6月使用扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升同期种植、同一术者的连续临床病例。纳入患者共109例,均为上颌后牙区单牙或多牙缺失,剩余垂直骨高度为4~9 mm,完成种植体植入144枚。分别在术前、术后即刻拍摄CBCT,功能负载后半年、之后每年进行X线片检查,对种植体脱落率及并发症进行统计分析。结果术中发生上颌窦底黏膜穿孔15例,黏膜穿孔率为10.4%(15/144)。术后上颌窦感染1例。愈合期内2枚种植体脱落,种植体早期成功率为98.6%(142/144)。功能负载后随访3枚种植体松动脱落,其余功能行使良好,功能负载后种植体存留率为97.8%(135/138)。结论采用扩孔钻法行经牙槽嵴顶上颌窦底提升及同期种植体植入术临床操作简单,创伤小,短期内临床效果可靠,为经牙槽嵴顶上颌窦底提升的术式选择提供新的思路。

钻台机械手立柱总成轻量化设计

油田管柱排放作业劳动强度大、重复性强,钻台机械手能够实现管柱在操作平台和排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度。针对大臂旋转移送型钻台机械手,从结构优化设计角度,开展其立柱总成的轻量化设计工作。综合应用参数化设计、灵敏度分析、NSGA-Ⅱ等方法,对立柱总成的结构尺寸进行了优化设计。研究发现:后部支撑钢板的厚度对结构的变形及应力响应影响最大,结构变形及应力随着其厚度的增加而显著降低,厚度增加到15mm时,结构的性能趋于最优状态。通过轻量化设计,实现立柱总成减重27.19%的同时,提高了立柱总成的力学性能,为钻台机械手的技术开发提供了理论支撑。

朱庄煤矿底板钻孔出水水源-通道一体化治理技术与应用

为了有效治理朱庄煤矿Ⅲ638工作面底板验证钻孔出水,分析了出水原因,明确了出水水源为L_(3)灰岩水,导水通道是未充分治理的底板岩溶裂隙发育带和JF_(1)、JF_(2)、JF_(3)等断层;提出利用地面区域治理技术对出水水源和通道进行一体化治理的思路,将治理区域划分为突水危险区、断层影响区以及深部薄弱区,针对不同区域提出“边界锁边+区域治理”的钻孔布设方案并采用梯度增压注浆工艺对底板L_(3)灰岩含水层以及断层带进行改造加固。治理结束后通过指标评价、交叉检验和井下钻探等方法验证了治理效果,工作面顺利恢复掘进;结果表明了基于地面区域治理的水源-通道一体化治理技术对封堵底板出水的优越性。

煤巷掘进工作面声发射监测传感器超前布设工艺研究

为实现对煤巷掘进工作面掘进过程声发射监测信号的有效采集,确保监测效果真实可靠,对煤巷掘进过程声发射监测传感器超前布设工艺进行了研究。在掘进工作面本煤层顺层钻孔与底板巷穿层钻孔安装传感器,考察监测工艺可行性以及监测信号的有效性与真实性。研究结果表明:可伸缩式弹性倒爪机构可实现传感器在顺层与穿层钻孔内的有效安装,但基于工程现实客观条件,底板巷穿层钻孔安装传感器更具可行性;同时通过该传感器所采集的监测信号更接近煤岩体内产生的真实信号,从而确立了煤巷掘进工作面声发射监测传感器宜采用底板巷穿层钻孔布设的安装工艺,该工艺可有效提升监测信号真实性与可靠性,并进一步完善了煤巷掘进工作面声发射监测技术体系。

大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己_(15)-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己_(15)-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为17.8 m,工作面推进159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于16.5~18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。

基于NAPA Designer的钻台结构参数化设计

钻台作为钻井船或钻井平台中钻井模块的载体,既要满足作业功能的需求,又受到主船体尺度和重量控制等因素的制约,故在初步设计阶段需快速制定不同设计方案供比较选择。在此背景下,该文基于NAPA Designer软件提供的二次开发功能,编写了钻台结构参数化设计模块,通过用户自定义界面数据交互驱动钻台参数化模型的创建和更新,可实现快速提供多种设计方案进行比选,并导出三维有限元模型用于结构强度的分析校核,从而得到钻台结构的优化设计方案。经过实船项目测试表明,基于NAPA Designer软件的钻台结构参数化设计方法可有效降低使用者门槛并显著提高设计效率。

复杂地层底板梳状定向钻孔抽采瓦斯技术研究

为了解决发耳煤矿复杂地层条件下煤层厚度薄、煤质松软、瓦斯含量高、瓦斯压力大,难以实现瓦斯高效抽采的问题,以发耳煤矿+980 m水平运输延伸巷掘进期间的瓦斯治理为例,通过对其所处区域地层的煤层赋存状态和地质条件的分析,提出了底板梳状定向钻孔抽采瓦斯的技术方案,形成了复杂地层条件下以主定向钻孔为基础、多分支钻孔梳状扩展的定向钻进技术与工艺,开展了现场试验,并对单孔抽采效果进行了考察,结果表明:在+980 m水平运输延伸巷道掘进过程中,在5-2煤层底板下5 m处,共施工7个主定向钻孔,以主钻孔为主干又施工了56个梳状分支,钻孔连抽后,单孔平均瓦斯抽采浓度为26.64%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.33 m^(3)/min,取得了良好的瓦斯抽采效果。

钻孔偏斜机理研究及综合纠偏技术的应用

为解决矿井底板注浆改造钻孔偏斜影响承压含水层水害治理效果的问题,提高矿井水害防治效果,通过研究钻孔偏斜机理、实测钻孔轨迹、总结偏斜规律,制定综合纠偏措施,从而提高钻孔施工精确度。结果表明,钻孔垂向倾角和终孔点垂深误差最大,方位上向右侧偏斜,偏斜相对较小,易形成空白带影响水害治理效果。通过对煤层底板岩性、不同钻具组合进行影响因素分析,提出了增加扶正器、优先使用螺旋钻杆、岩性变化期间控制钻速和给进压力等一整套完整的钻孔综合纠偏措施,大幅提升了钻孔施工的精确性,减少了无效进尺,节省了矿井水害治理成本。

修井用钻台机械手设计与仿真

修井作业过程中,需要对管柱进行大量的起下、排放作业,劳动强度大、安全风险高。钻台机械手能够实现管柱在操作平台与排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度,提升修井作业自动化水平,为此研制了一种专门用于修井作业的钻台机械手,并对钻台机械手的结构、主要技术参数、技术特点进行了阐述。采用静力学分析方法对臂架各构件进行受力分析,验证臂架满足强度理论要求;运用ADAMS软件对臂架伸展推扶管柱过程进行运动仿真,为钻台机械手臂架轨迹控制及变幅油缸计算选型提供依据,验证了钻台机械手水平推力及推扶半径满足技术参数要求。修井用钻台机械手的成功研制及推广应用,促进了大修自动化管柱处理系统的发展。

煤矿底板强含水层定向钻进注浆治理技术研究

为保障成庄矿5314工作面回采安全,进行了3号煤层底板强含水层定向钻进注浆治理实践,对底板奥陶系上部含水层透水性进行了探查,并进行了含水层透水性降低改造。定向钻孔注浆后,5314工作面底板未发生突水,有效实现了5314工作面的安全回采。

13103工作面底板富水性综合探测理论及应用

针对沙坪煤矿13103工作面复杂地质构造及奥灰水下带压开采的危险情况,分析了无线电坑道透视、瞬变电磁、音频电透等方法的工作原理并使用这些方法进行探测,结合钻孔探查,研究并分析了工作面底板的富水性。研究表明:无线电坑道透视法探测得到的5处异常区域均与工作面掘巷已探明断层、向斜构造相重合;音频电透法与瞬变电磁法均探测出工作面底板富水异常区。结合钻孔探查,分析了异常区具体水文特征。探测结果为制订工作面回采计划提供了有效的地质资料支持,并为相关工作面水文探测提供了新的思路。

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题,提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案,为了保证超前探查效果,进行了目标层精准定向钻进技术研究,同时,针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题,研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术,成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔,探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况,并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆,注浆压力达到8 MPa,总注浆量达到514 t,在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆,并取得了良好的注浆加固效果,为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。

柔性组合钻具的设计和使用

为提升客车木地板安装质量及降低生产成本,本文优化设计一种新型柔性组合钻具。

特厚煤层综采面瓦斯涌出规律及优化治理技术研究

针对魏家地煤矿1号特厚瓦斯突出煤层在回采过程中瓦斯涌出易造成工作面上隅角瓦斯超限问题,开展了工作面瓦斯运移涌出、储集规律及定向钻孔瓦斯综合治理技术研究。通过分析定向长钻孔施工过程中存在的问题,对定向钻孔施工工艺和封孔工艺进行优化,实现了定向钻孔的快速、安全钻进。通过分析卸压瓦斯涌出及运移规律,得出1号煤层开采后,2号煤层处于底板裂缝带范围,卸压瓦斯大量上涌,采空区顶板上方40~65 m范围内发育大量离层裂隙,为卸压瓦斯的富集提供了储存空间;下覆2号煤层的部分瓦斯在扩散和升浮的作用下向上扩散,最后聚集在1号煤层上方的离层裂隙中,形成瓦斯富集区域。针对分析结果,在应用技术优化前提下开展了现场试验研究,结果表明:采用优化后的顶底板定向钻孔技术后,工作面瓦斯涌出量由原来的32 m^(3)/min降至15 m^(3)/min,瓦斯浓度由0.75%开始降低并稳定在0.23%,有效保障了工作面的安全高效生产。

山寨煤矿高应力巷道底板动态控制方法

为了研究山寨煤矿高应力巷道底板底鼓动态控制方法,对高应力巷道底鼓机理进行分析,建立了高应力作用下巷道底板力学模型,提出了大直径钻孔和多级联合支护底板卸压防治措施及关键参数。现场试验和微震监测结果表明,大直径钻孔底板卸压和多级联合支护有效缓解了底板冲击,保证了巷道开挖的安全高效。

晋城矿区胡底煤矿1311工作面底板破坏规律研究

胡底煤矿3号煤层采动过程中受煤层底板水害威胁较为严重,通过数值模拟得到底板破坏带发育最大深度为28.85 m,采空区上方以剪切破坏为主,下部以拉伸破坏为主;在1311工作面13112巷道施工监测钻孔,布设电法观测系统,连续测试岩层电性参数对岩层变形与破坏特征的响应,综合判断底板裂隙发育或岩层破坏的最大深度为29 m。

半潜式钻井平台双联钻机钻台布局设计

为建造具有自主产权第六代深水半潜式钻井平台,对双联井架钻机钻台总体布局和钻台自动化处理装备的布置进行了设计分析。双联井架钻机钻台采用中心布局,分析了与钻台直接关联设备设施不同配置方案的优缺点,优选钻台在平台的布局方案;对主、辅钻井中心采用偏心布置,兼顾作业顺畅和平台动力性能;制定钻台自动化装备布局原则,按双联井架钻台作业工艺流程及设备设施作业衔接关系进行钻台布局,同时基于人因学原则,合理布置转盘、大小鼠洞、顶驱、铁钻工、排管机、多功能机械臂等钻台自动化装备;钻井控制室布局采用集中式布局,实现了基于工艺流程的控制方式,改变基于设备功能集成方式。在系统分析基础上,完成适合半潜式双联井架钻机钻台布局方案。结果表明,合理的钻台布局设计不但确保双联钻机钻台自动化作业流程,提高了作业功效和安全性,而且为整个平台布局规划提供了良好基础。

隧道开挖对近接既有人防工程影响的监测方法

结合萧山北干山永久路新开隧道下穿人防工程监测项目,研究了公路隧道在近接既有人防工程施工过程中的监测方法,从而建立了一套较为健全、完备的监测方法.主要涉及监测仪器的选取、监测指标值的选取、监测频率的确定及测点的布设等.根据本监测方法选取了监测结果中的底板位移及围岩压力进行数据处理,验证了本监测方法的可行性与合理性.